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Calentamiento de un cilindro con muelle

Se tiene un cilindro horizontal adiabático provisto de un émbolo también adiabático de masa despreciable y sección A = 0,5 m2 y que puede deslizar sin rozamiento. Sobre el exterior del émbolo actúa únicamente y en todo momento la presión ambiente P0 = 1 bar. El interior del émbolo está unido al fondo del cilindro mediante un muelle de constante elástica k = 46 kN/m cuya longitud cuando no actúa ninguna fuerza sobre él es x0 = 0,2 m. En el interior del cilindro hay un gas ideal con cv = 2,5 R a una temperatura T1 = 300 K y que ocupa un volumen V1 = 0,1 m3.

Mediante un sistema de calefacción interno se suministra calor al sistema de forma que éste se expande muy lentamente hasta duplicar su volumen.
  • Se pide calcular la presión inicial y la final, la temperatura final, la variación de entropía del gas y el calor intercambiado por el sistema cilindro+gas+émbolo+muelle.

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